投中网 | 张楠 · 2022-01-17 20:43
先知先觉的VC都在添柴加火。
2020年9月，华为创始人任正非花了5天时间，与北京大学、清华大学等高校的学生代表，以及中国科学院的一些科学家进行座谈。会上任正非语重心长地感叹，华为现在的困难是“我们设计的先进芯片，国内的基础工业还造不出来。”
这话可能还只说了一半，现实情况是，离了国外（主要是美国）的EDA（电子设计自动化）软件，从芯片的设计到制造，可以说是寸步难行。而现实是，Cadence（新思科技）和Synopsys（铿腾电子）等EDA软件都被禁止了与华为的合作。
华为为了解决EDA“卡脖子”的问题，旗下的哈勃投资自2020年底，在不到一年的时间中连续投了4家EDA公司。
不过理想和现实之间依然有着巨大的鸿沟，虽然在一些细分领域取得了技术突破与进步，但目前国内的EDA公司与Synopsys、Cadence、Mentor（西门子数字工厂旗下）等国际EDA巨头相比，在技术、流程、人才，特别是市场占有率等方面，坦白讲仍然是“一个能打的都没有”。
比如EDA企业华大九天招股书就显示，其以约6%的市占率，占据国产EDA的过半壁，而剩余的近90%市场，被国外EDA企业瓜分。“不敢说差50年，2、30年肯定是有的”，一位看过数家国内EDA公司的投资人黄轩（化名）对我说。
而EDA只是国内工业软件，与国际工业软件巨大代际差的一个缩影。工业软件大体可分为三类：研发设计类、生产制造类、经营管理类，目前的国产化率依次递增，其中处于工业产业链最核心的研发设计类EDA、CAD(计算机辅助设计)、CAE（计算机辅助工程），正是被卡脖子最严重的领域。
突破“卡脖子”，掌握自主研发的核心技术，显然是科技自主的必经之路，市场需求加上政策鼓励，先知先觉的VC焉能有不来添柴加火之理？因此从2013年开始，一向不受资本待见的工业设计软件赛道，迎来了一波小阳春，2021年全年融资数量更暴增至接近30起，包括红杉、高瓴、经纬、云峰……
不过，VC之所以大举入局，真的只看上了这些工业设计软件公司的“科技”属性吗？除此之外，资本青睐工业设计软件的原因还有什么？对工业设计软件越来越重视，EDA/CAD/CAE“卡脖子”的问题，究竟能不能得到根本的解决？
来源/CVSource投中数据 2000-2021年工业设计软件融资数量一览。
低端国产替代加单点技术突破，老兵两年能融7轮
EDA软件贯穿整个集成电路设计的生命周期。银河证券认为，EDA软件的绝对市场规模虽然不大，全球仅约有100亿美元，但杠杆效应极强，支撑着全球4400亿美元的集成电路市场，乃至2万亿美元的电子信息产业，进而影响40万亿美元的数字经济。如果说芯片是数字经济的皇冠，那EDA就是皇冠中最亮的那颗钻石。
工业CAD/CAE领域的情况与EDA类似，从小到一台玩具、手机模具的设计到知道，大到汽车、飞机的几乎每个零部件，乃至航空航天领域，离开工业设计软件，现代工业制造将寸步难行。比如，现在已很难想象，中国第一艘核潜艇“401”艇下水器前，总设计师黄旭华带领719所的专家团队，从最初的方案论证，到方案设计、初步设计、技术设计、施工设计，共花了4.5万张图纸，连起起来有30公里长。
工业设计软件的普及改变了这一切，计算机替代了原本只能人工计算和手绘的大部分工作，再加上从流程到生产的规范化管理，极大地提高了工业生产的精度、效率、生产力和产品品质。擅长发现爆发节点的VC，不可能一直对工业设计软件赛道视若无睹，之所以直到这两年才蜂拥而入，“研发需要极大的投入和耐心，行业具备一定增速，但短期内天花板肉眼可见的低。”黄轩说。
来源/银河证券研报
目前全国EDA\CAE市场规模不到50亿元，CAD也仅为约60亿元，但偏偏，这三种软件又是研发难度最大、耗时最长的，且国外成熟软件早已垄断市场；而市场规模较大、起步较早、国产化率较高的生产制造和经营管理类软件，又早已是一片红海。因此，从VC的角度，工业设计软件看起来似乎不符合一个“好赛道”的标准。
情况虽然是这么个情况，但机会往往源自于对趋势的洞察。总体来说，目前工业设计软件的几个发展趋势还是比较明显的：
一是，在低端EDA/CAD软件领域，国产替代的机会较大。
以二维CAD软件为例，目前国产化率仅约为10%。以CAD领域为例，在航空系统工作多年的高级工程师史超（化名）告诉我，在一些家具家居、建筑工程等领域，目前如老牌数码大方的CAXA，新晋者如卡伦特的CurrentCAD等，已经在软件功能、标准化程度、精度、易用性等方面，完全不输甚至超过了国外软件。值得一提的是，卡伦特在去年刚获得了来自高瓴和GGV的天使轮融资。
二是，一些本土工业设计软件，成功在一些领域实现单点突破，实现填补国产空白，再凭借价格优势成功获取了一批客户。
比如已经登陆科创板的概伦电子，主攻制造环节工艺平台开发阶段的器件模型建模验证工具，以及设计环节模拟电路EDA中的电路仿真与验证工具。目前其产品已覆盖台积电、三星电子、联电、格芯、中芯国际等全球前十大晶圆代工厂中的九家，以及三星电子、SK 海力士、美光科技等全球规模前三的存储器厂商。
三是，生产控制类和经营管理类的高端国产替代机会，重点是“上云”。
根据赛迪顾问数据，2021年我国生产制造类和经营管理类的工业设计软件市场规模都将达到450亿元左右，而在高端领域，国产软件的占有率都仅有不到一半，且以大型国企、央企为代表的高端市场依旧是国外软件的天下，而借助软件“上云”的机会，可以借机缩小与国外软件大型客户服务能力的差距，进而逐步占领高端市场。
四是，除技术外，更看重国外工业设计软件公司高管创始人的资源、人脉与市场能力。
借助在关键技术环节进行单点突破，或在易用性（上云）上下功夫，产品虽然没有本质提升，没能像国外公司形成产业闭环，但照样可以切入相关市场，再凭借产业VC和创始人、VC的人脉资源，进行交叉销售。黄轩告诉我，这其实也是不少CVC投工业设计软件的路线，“并非是单纯的财务投资，甚至有时IPO、退出也不是很重要。”
如果选出符合这几个趋势的公司代表，那么一定非芯华章莫属。芯华章是一家初创的国产EDA公司，2020年3月成立，从该年8月到今年，仅不到两年时间，芯华章共计完成了7轮融资，几乎覆盖了从早期到中后期的所有市场化VC，在今年1月刚刚完成的数亿元战略融资中，投资方是国家制造业转型升级基金。
来源/CVSource投中数据
芯华章的创始人是王礼宾，拥有30多年的国际EDA开发、销售和管理经验。1981年王礼宾考上解放军信息工程学院通信专业，之后留校从事教学和科研工作，2000年左右加入国际EDA龙头Cadence，从开始的工程师，再到后来的销售，为华为海思、中兴、紫光展锐、智芯微、大唐电信、飞腾、大疆等企业提供技术服务和产业支持。
王礼宾熟知国内EDA软件的弱点，因此芯华章开始就将目光瞄准了国产EDA的空白——验证环节，目标是建立完整的高端芯片综合性仿真验证EDA平台。
所以从技术单点突破能力，到产业人脉销售能力，相比于老牌的国产EDA华大九天也不遑多让，因此受到资本青睐也就不足为奇了。
高端根本就替代不了？
上世纪80年代，国产工业软件一度占到全国25%的市场份额，但囿于历史原因，目前在CAX领域，市场占有率只剩下了可怜的个位数。放眼全球则更加惨淡。IDC数据显示，2019年中国工业软件营收占全球工业软件营收的5.1%，而具体到CAX软件，则只占全球市场的0.6%。
来源/华大九天招股书 全球前五大EDA公司市场份额（内圈-外圈：2018-2020年数据）。
如前文所述，现在多数CAX软件厂商，将目光二维CAD、国产空白领域或中低端制程的全流程EDA解决方案，但在相对高端的CAX领域如航空航天、精密制造等，只能说饭要一口一口吃，路得一步一步走，没有坚实的基础理论和大量的数据、实验基础，是绝对飞不起来的。
先说EDA方面，国信证券指出，相对国际巨头，国产EDA差距有三方面：一是缺少数字芯片设计的核心工具模块，无法支撑数字芯片全流程设计；二是对先进工艺支撑不够，暂未进入先进代工厂的联盟；三是缺乏制造及测试EDA系统，无法支持集成电路封测的应用需求。
目前全球 EDA市场基本被Cadence、Synopsys、西门子EDA三家厂商垄断，通过先发优势再加上数十年的不断投入和研发，再加上不断的兼并收购，形成了各具特色的全流程解决方案，行业高度集中且替换成本很高，壁垒非常深厚。
国内EDA软件，如芯华章等企业正在努力填补空白区域；华大九天目前已具备模拟电路设计全流程EDA工具系统，其中电路仿真工具支持最先进的 5nm 工艺制程，处于国际领先水平；但其他模拟电路设计EDA工具最高仅支持28nm工艺制程，与国际5nm工艺仍存差距。黄轩认为，EDA与国外差距肉眼可见，但这种情况更应该脚踏实地，VC也要避免被故事和概念所迷惑，目前的节点很关键，风口与否不是关键，重要的是多一些理性判断。
而在CAD/CAE领域的差距，绝不仅只是体现在软件产品上，背后的基础科学、人才、商业化能力、生态化建设仍存在巨大的代际差，而且世界领先的CAD/CAE公司基本已经完成了各自领域的收购和兼并整合，如今全球市场环境趋于闭塞的，如中望软件通过收购VX进而掌握三维CAD知识产权的类似通路，今天已经基本对国内企业关闭了窗口。
公开资料显示，中望软件于2010年收购VX公司，拥有了自主的overdrive几何建模内核，是国内少有的实现商业化应用，在工业设计领域被大规模验证过的三维几何建模内核技术，中望overdrive内核主要应用于主要应用于中望自研的ZW3D平台。
民用的高端CAD软见，如上图所示，手机行业的CAD基本被ProE垄断，ProE是美国参数技术公司（PTC公司）的三维CAD软件，主要用于消费电子领域。汽车行业被Catia软件垄断，隶属于达索公司，在航空航天、汽车等领域的三维CAD中具备压倒性优势。
而在军工、航空航天等高端领域，达索和西门子目前是跨不过去的两座大山。“比如航空发动机里的叶片，有一个拐角特别复杂，用国产的三维软件根本就画不出来，就得是用Catia才能画。西门子的CAD软件在设计、验证的流程完毕后，直接用西门子的机床就加工出来了，这是一整套生态，根本没法替代。”史超告诉我。
史超以长沙某公司生产的航空发动机变速箱齿轮为例，从CAD/CAE软件到设备，“清一水的达索和西门子，真不是不想用国内的，但试验过后油耗高、航程也跟不上，就是不行。为什么？国产软件主要有两个问题，一是三维复杂的曲线、曲面，软件背后的函数能否准确的表达；二是模型不能直接用于仿真计算和精密制造加工。”
CAE（Computer Aided Engineering）是计算机辅助工程，目前全球CAE市场被前三大供应商主导，分别是ANSYS、西门子和达索，市占率共计47%，之所以与CAD重合率非常高，主要是由于CAD/CAE密不可分，一体化趋势明显。史超表示，CAD出图后，再用相应CAE对模型进行仿真分析，通过在流体力学、强度方面反馈的数据，再用CAD进行反复修正，是必要的流程。
任正非曾提到，“波音777飞机的风洞吹风，是使用全新的空气动力学软件模拟仿真的，使过去需要80次风洞试验，减少到现在的7次左右，那么说明美国已把空气动力学的漩涡，都变成了经典力学方程。”函数能否准确表达曲线曲面，空气动力学旋涡变成经典方程，核心的差距还是在于数学、物理的基础科学差距。
而即使国产软件在技术方面，达到与西门子、达索同一高度，替代起来也有难度。一是技术人员的再学习、适应需要过程；二是多年使用西门子、达索积累的设计图无法转化。此外，虽然国外的工业设计软件价格相对较高，但盗版也十分猖獗，史超就坦陈，不仅是中小型民营企业，就算是他所在的央企，也有不少人电脑中装有盗版软件，“盗版一方面制约了国产高端工业设计软件的发展，另一方面也使国产替代更难了。”
但史超同时也认为，越是这种情况，越应当重视这些高端领域工业设计软件的开发，“更希望中国不仅是工业大国，也是工业强国，跟美国、德国掰掰手腕”。黄轩也认为，在与国外差距不大的工业设计软件领域，最好交给市场去突破；而在涉及国家安全的重点高端领域，更需要政策、资金、人才、市场等全面扶持，“Cadence这么大的公司，还获得了美国政府2000多万的研究资金补助，还是得从根上真正重视起来。”
文章来源：投中网
作者：张楠
